---

Zugvorgang.PNG Diagramm.PNG

Hallo zusammen,
ich versuche seit einiger Zeit einen „Verspannungsvorgang“ von mehreren Körpern zu simulieren. Es handelt sich um eine implizit dynamische Berechnung, da diese den Kontakt, der zwischen den Körpern entsteht, am besten abbilden kann.
Zu dem Modell:
Der untere Körper (1) wird mit einer Kraft von einigen kN beaufschlagt. Die Kraft wird mit einer Amplitude linear über die gesamte Simulationszeit aufgebracht. Der Körper beginnt sich nach links zu bewegen und drückt dadurch einen weiteren Körper (2) nach oben (blauer Pfeil). Dieser Körper tritt mit einem dritten Körper (3) in Kontakt, der dadurch wiederrum nach links gezogen wird und in einen vierten Körper (4) gepresst wird. Auf dem angefügten Bild ist der Vorgang dargestellt. An allen roten Flächen entsteht ein Kontakt (Reibung).
Die Simulation funktioniert und die Teile werden „verspannt“. Bei Betrachtung der Verschiebung des ersten Körpers (1) in Kraftrichtung fällt allerdings auf, dass es zu einer Art „Durchrutschen“ des Kontaktes kommt (siehe angefügtes Diagramm). Zu Beginn ist die Verschiebung des Körpers groß, da noch keine Bauteile verspannt werden. Sobald alle Kontakte geschlossen sind wird die Verschiebung geringer. An einem bestimmten Punkt springt die Verschiebung jedoch plötzlich um einen großen Wert (eingekreister Bereich). Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass dies nicht der Fall ist.
An diesem Punkt habe ich bereits Spannungsanalysen durchgeführt, jedoch finde ich dadurch keine Erklärung für den Sprung. Die Teile verlieren auch keinen Kontakt. Ich könnte mir vorstellen, dass es an der Kontaktformulierung liegt.
Kontakteinstellungen:

Tangential Behaviour: Penalty (alle drei Kontakte haben verschiedene Reibungskoeffizienten von 0,03 bis 0,2)
Tests mit dem Lagrange Multiplier wurden bereits durchgeführt, führten jedoch zu Simulationsabbruch.

Normal Behaviour: „Hard“ Contact.

Ich bin mir dessen bewusst, dass die Penalty Formulierung einen gewissen elastic slip zulässt, jedoch weiß ich nicht, ob das der Grund für den „Sprung“ ist.

Über Antworten und Ideen würde ich mich sehr freuen,
viele Grüße!

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Der Sprung entsteht wenn (2) auf dem Hochplateau von (1) angekommen ist. Dann wechseln die Kontaktflächen und die Kontaktnormalenkraft steht weitgehend orthonal zu äußeren Kraft. (1) kann jetzt vergleichsweise leicht weitergezogen werden. Vermutlich dringt auch (2) in (3) ein weil auf der horizontalen  Fläche von kein Kontakt abgebildet scheint.

Die Rechnung scheint also stimmig.

------------------
Pam

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Am besten mal beim Postprocessing zwei Viewports erstellen und nebeneinander legen. Auf einer Seite ein Plot wie im ersten Bild, auf der anderen Seite das Diagramm. Dann beides animieren und die Animationen synchron schalten. Dann mal bei den entscheidenden Zeitpunkten genau anschauen was passiert.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Spannungsverlauf.PNG

Vielen Dank für die schnellen Antworten!

Ich habe die Analyse wie Mustaine vorgeschlagen hat durchgeführt. Dabei ist mir zum Zeitpunkt des "Sprungs" nichts aufgefallen (besondere Spannungen, Verschiebungen oder Kontakt-Störungen).
Die Erklärung von Pam Crash klingt schlüssig, jedoch tritt der Sprung erst deutlich nach Erreichen des Hochplateaus auf. Körper 2 gleitet schon über das Hochplateau von Körper 1 und dann tritt erst der Sprung auf, wenn sich geometrisch eigentlich nichts mehr ändert und der Körper 3 eigentlich gleichmäßig eingezogen werden müsste. Die Körper 2 und 3 dringen allerdings nicht ineinander, da vor dem Erreichen der horizontalen Fläche, die Bauteile schon so verspannt sind, dass sie sich nicht weiter bewegen.
Zur Verdeutlichung habe ich noch ein Diagramm angehängt:
Das Diagramm stellt ein durchgeführtes Experiment der Simulation gegenüber. Körper 2 wurde mit Dehnungsmessstreifen versehen und die Spannung wurde im Diagramm aufgetragen. In der Simulation wurde an derselben Position die Spannung ausgegeben. Es ist zu erkennen, dass auch in der Spannungsbetrachtung dieser Sprung auftritt, der schon bei der Verschiebung des Körpers 1 beobachtet wurde. Bei dem Verlauf des Experiments zeigt sich dieser Sprung nicht so stark. Die absoluten Werte der Spannung zwischen Experiment und Simulation zum Ende passen auch sehr gut. Lediglich der Sprung in der Simulation passt noch nicht überein und ich würde diesen gerne noch beseitigen können.

Da sich zum Zeitpunkt des Sprungs geometrisch keine großen Verändetungen ergeben, hatte ich die Vermutung, dass vielleicht noch eine Einstellung bei der Kontaktformulierung für den Sprung verantwortlich ist. Es wirkt, als würde zum Zeitpunkt des Sprungs ein Grenzwert bei der Kontaktformulierung überschritten werden, ab dem die Reibung anders betrachtet oder berechnet wird.

Über weitere Tipps würde ich mich sehr freuen,
viele Grüße!

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Verringere bei der Reibung mal die Slip Tolerance und vergleiche dann mal die Ergebnisse.

Falls das nicht hilft, solltest du mal ein Video entsprechend meinem ersten Post bereitstellen, damit man einen besseren Eindruck davon bekommt was passiert.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP